JP2017096100A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】EGRガスを吸気通路に還流するEGR管11と、EGR管11に設けられ、エンジンを冷却する機関冷却回路から導入した冷却水と熱交換させることでEGRガスを冷却するEGRクーラ12と、EGRクーラ12に形成された冷却水の導入口123及び排出口124と機関冷却回路とを接続するEGR冷却回路13と、を備え、EGR冷却回路13の少なくとも一部は、EGRクーラ12の還流方向下流側におけるEGR管11とEGRクーラ12との接続部を通って、EGR管11に沿って延びるとともにEGR管11と熱伝導性の分離壁を介して一体形成され、接続部には冷却水及びEGRガスをシールするためのガスケット100が設けられる排気浄化装置1である。
【選択図】図3
Description
本発明によれば、EGR冷却回路の少なくとも一部をEGR通路と一体形成することで、排気浄化装置をコンパクト化でき、パッケージング・レイアウト性を向上できる。このとき、EGRクーラを通過してすでに十分冷却されたEGRガスが流通する下流側のEGR通路とEGR冷却回路を一体化するため、これらEGR通路とEGR冷却回路をアルミの鋳物等の安価な材料で成形でき、重量及び製造コストを低減できる。
また、EGR冷却回路の少なくとも一部を、熱伝導性の分離壁を介してEGR通路と一体形成することで、EGR冷却回路を流通する冷却水によりEGR通路内を流通するEGRガスをさらに冷却できるため、EGRガスの冷却効率を向上できる。
また、EGRクーラよりも下流側のEGR通路とEGRクーラとの接続部には、冷却水及びEGRガスをシールするためのガスケットが設けられるが、この接続部を通過するEGRガスはすでにEGRクーラで十分に冷却された後のEGRガスであるため、ガスケットの構成部材として、高温耐熱性は必須ではなく安価な部材を用いることができる。
従って本発明によれば、従来よりも優れた冷却効率を有するとともに、安価な構成でコンパクト化でき、パッケージング・レイアウト性に優れた内燃機関の排気浄化装置を提供できる。
これにより、熱伝導性の分離壁を介したEGR通路とEGR冷却回路との接触面積を高めることができる。従って、熱伝導性の分離壁を介して、EGR通路を流通するEGRガスとEGR冷却回路を流通する冷却水との間における熱交換効率を高めることができ、EGR通路を流通するEGRガスの冷却効率をより向上できる。
これにより、上述の接続部において、EGR冷却回路を流通する冷却水が、EGR通路を流通するEGR通路内に混入するのを確実に回避でき、ウォーターハンマーの発生や内燃機関の失火等を確実に回避できる。また、EGR通路を流通するEGRガスが、EGR冷却回路内に混入して不具合が生じるのを確実に回避できる。
図1は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置1の正面図である。図2は、本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置1の側面図である。図3は、本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置1の分解斜視図である。図1及び図2において、Uは上方、LWは下方、Rは運転者から見た右方向、Lは運転者から見た左方向、Frは車両前方、Rrは車両後方を表している。
エンジン2は、図2に示すように、タービン211及びコンプレッサ212から構成されるターボチャージャー21を備える過給式エンジンである(図1ではターボチャージャー21の図示は省略している)。このエンジン2は、エンジン2を冷却するための冷却水が循環する機関冷却回路3を備える。
機関冷却回路3は、シリンダブロック20内に設けられた図示しない冷却流路の他、機関冷却回路3内で冷却水を循環させるためのウォーターポンプ31等を含んで構成される。
熱交換コア部122は、左右方向に長い略直方体状のケース122aと、ケース122aの上流側(EGRガスの還流方向上流側)に設けられて冷却水が導入される導入口123と、ケース122aの下流側(EGRガスの還流方向下流側)に設けられて冷却水が排出される排出口124と(図3参照)、ケース122a内に収容されて導入口123と排出口124とを連結する図示しない冷却水管と、を有する。
以上の構成により、EGRクーラ12は、連結部120により排気マニホールド22から導入された排気の一部(EGRガス)を、熱交換コア部122にて冷却可能となっている。
この排出側冷却管132は、排出口124側から順に、排出側第1冷却管132aと、後述する排出側第2冷却管132bと、排出側第3冷却管132cと、を含んで構成される。
図3及び図4に示すように、本実施形態のEGR冷却回路13では、排出側冷却管132の少なくとも一部、具体的には排出側第2冷却管132bが、EGR管11とEGRクーラ12との接続部10を通って、EGR管11に沿って延びるとともに、EGR管11と熱伝導性の分離壁110を介して一体形成されている。なお、一体形成されたこれらEGR管11及び排出側第2冷却管132bは、アルミの鋳物により成形される。
なお、本実施形態のガスケット100は、ゴム製の1枚のガスケットで構成される。また、ガスケット100には、後述するように所定の位置に、EGRガスが通過するEGR孔100aと、冷却水が通過する冷却水孔100bが形成されるとともに、EGR管フランジ部111及びEGRクーラフランジ部121と連結するための締結部材が挿通される3つの締結孔100c,100d,100eが形成される。
ここで、図6は、EGR管11の接続部10に設けられたEGR管フランジ部111を示す図である。図7は、EGRクーラ12の接続部10に設けられたEGRクーラフランジ部121を示す図である。これら図6及び図7はいずれも、各フランジ部を各フランジ面に直交する方向から見た図である。
また、EGR管フランジ部111には、ガスケット100を介してEGRクーラフランジ部121と連結するための締結部材が挿通される3つの締結孔111c,111d,111eが形成されている。
また、EGRクーラフランジ部121にも、ガスケット100を介してEGR管フランジ部111と連結するための締結部材が挿通される3つの締結孔121c,121d,121eが形成されている。
本実施形態では、EGR冷却回路13の少なくとも一部、具体的には排出側第2冷却管132bが、EGRガスの還流方向においてEGRクーラ12よりも下流側に位置するEGR管11とEGRクーラ12との接続部10を通って、EGR管11に沿って延びるように設けるとともに、EGR管11と熱伝導性の分離壁110を介して一体形成した。また、EGRクーラ12よりも下流側のEGR管11とEGRクーラ12との接続部10には、冷却水及びEGRガスをシールするためのガスケット100を設けた。
本実施形態によれば、EGR冷却回路13の少なくとも一部、具体的には排出側第2冷却管132bをEGR管11と一体形成することで、排気浄化装置1をコンパクト化でき、パッケージング・レイアウト性を向上できる。このとき、EGRクーラ12を通過してすでに十分冷却されたEGRガスが流通する下流側のEGR管11とEGR冷却回路13を一体化するため、これらEGR管11とEGR冷却回路13をアルミの鋳物等の安価な材料で成形でき、重量及び製造コストを低減できる。
また、EGR冷却回路13の少なくとも一部、具体的には排出側第2冷却管132bを、熱伝導性の分離壁110を介してEGR管11と一体形成することで、EGR冷却回路13を流通する冷却水によりEGR管11内を流通するEGRガスをさらに冷却できるため、EGRガスの冷却効率を向上できる。
また、EGRクーラ12よりも下流側のEGR管11とEGRクーラ12との接続部10には、冷却水及びEGRガスをシールするためのガスケット100が設けられるが、この接続部10を通過するEGRガスはすでにEGRクーラ12で十分に冷却された後のEGRガスであるため、ガスケット100の構成部材として、高温耐熱性は必須ではなく安価なゴム製等の部材を用いることができる。
従って本実施形態によれば、従来よりも優れた冷却効率を有するとともに、安価な構成でコンパクト化でき、パッケージング・レイアウト性に優れた内燃機関の排気浄化装置1を提供できる。
本実施形態のEGRクーラ12によるEGRガスの冷却効率を調べるため、所定の温度及び流量のEGRガスを用いた場合、EGRクーラ12の入口側を通過するEGRガスの温度が400℃であった場合には、EGRクーラ12の出口側を通過するEGRガスの温度は150℃以下であることが確認されている。一方、上述した特許文献1のEGRクーラの上流側に設けられた二重管部については、二重管部の入口を通過するEGRガスの温度が400℃であった場合には、二重管部の出口を通過するEGRガスの温度は250℃以上であると想定される。
これらから、従来の二重管部の出口と熱交換コアとの接続部には高温のEGRガスが通過することが分かり、かかる接続部に用いるシール部材としては、ゴム以外のOリングや積層ガスケット、ロウ付け等の高温耐熱性を有するものが必要であることが分かる。これに対して、本実施形態のEGRクーラ12の下流側とEGR管11との接続部10を通過するEGRガスの温度は十分に低温化されているため、ゴム製のガスケットの使用が可能であることが分かる。従って、上述の効果が得られるようになっている。
これにより、熱伝導性の分離壁110を介したEGR管11とEGR冷却回路13との接触面積を高めることができる。従って、熱伝導性の分離壁110を介して、EGR管11を流通するEGRガスとEGR冷却回路13を流通する冷却水との間における熱交換効率を高めることができ、EGR管11を流通するEGRガスの冷却効率をより向上できる。
これにより、上述の接続部10において、EGR冷却回路13を流通する冷却水が、EGR管11を流通するEGR管11内に混入するのを確実に回避でき、ウォーターハンマーの発生やエンジン2の失火等を確実に回避できる。また、EGR管11を流通するEGRガスが、EGR冷却回路13内に混入して不具合が生じるのを確実に回避できる。
上記実施形態では、EGR冷却回路13内を流通する冷却水の流れ方向は限定されず、上流側と下流側とを逆転させて逆方向に冷却水が流通する構成としてもよい。この場合であっても、同様の冷却効率が得られる。
2…エンジン(内燃機関)
3…機関冷却回路
10…接続部
11…EGR管(EGR通路)
12…EGRクーラ
13…EGR冷却回路
22…排気マニホールド(排気通路)
100…ガスケット
110…分離壁
111…EGR管フランジ部(EGR通路フランジ部)
111a,121a,100a…EGR孔
111b,121b,100b…冷却水孔
111f,121f…フランジ面
111g,121g…溝
121…EGRクーラフランジ部
123…導入口
124…排出口
X…中心軸
L1…分離壁に対して略垂直な方向の長さ
L2…分離壁に対して略平行な方向の長さ
Claims (3)
- 内燃機関を冷却するための冷却水が循環する機関冷却回路を備える内燃機関の排気浄化装置であって、
前記内燃機関の排気通路から排気の一部をEGRガスとして吸気通路に還流するEGR通路と、
前記EGR通路に設けられ、前記機関冷却回路から導入した冷却水と熱交換させることでEGRガスを冷却するEGRクーラと、
前記EGRクーラに形成された冷却水の導入口及び排出口と前記機関冷却回路とを接続するEGR冷却回路と、を備え、
前記EGR冷却回路の少なくとも一部は、EGRガスの還流方向において前記EGRクーラよりも下流側における前記EGR通路と前記EGRクーラとの接続部を通って、該EGR通路に沿って延びるとともに、該EGR通路と熱伝導性の分離壁を介して一体形成され、
前記接続部には、冷却水及びEGRガスをシールするためのガスケットが設けられる内燃機関の排気浄化装置。 - 前記EGR冷却回路は、前記分離壁を介して前記EGR通路と一体形成された部分における前記EGR冷却回路の中心軸方向に対して垂直な方向の断面形状が、前記分離壁に対して略垂直な方向の長さよりも前記分離壁に対して略平行な方向の長さの方が長い楕円状又は略長方形状である請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記EGRクーラの前記接続部には、フランジ面を有するEGRクーラフランジ部が設けられ、
前記EGR通路の前記接続部には、フランジ面を有するEGR通路フランジ部が設けられ、
前記EGRクーラフランジ部、前記EGR通路フランジ部及び前記ガスケットには、それぞれ対応する位置に、EGRガスが通過するEGR孔と、冷却水が通過する冷却水孔と、が形成され、
前記EGRクーラフランジ部及び前記EGR通路フランジ部のうち少なくとも一方の前記フランジ面における前記EGR孔と前記冷却水孔の間には、前記EGR孔と前記冷却水孔とを区画するとともに前記フランジ面の外縁まで延びて外部に開口する溝が形成される請求項1又は2に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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